底座激振下检测微型叠层芯片共振频率

摘 要：为测试微悬臂芯片的动态特性,建立了以压电陶瓷为激振底座的测试系统。采用白噪声、稳态正弦和快速正弦（啁啾信号）扫频方式激励微叠层悬臂芯片,由多普勒测振仪测试芯片动态响应。通过分析压电陶瓷阻抗变化与芯片动态响应,获得的频率对应于压电陶瓷激振器所激励叠层芯片的一阶共振频率,这可作为微结构和器件的动态分析的测试方案。     

MEMS微构件动态特性测试的激励技术和方法

在微机电系统(MEMS)微构件动态特性的测试中,激励是基本环节,通过激励使微构件振动,并测量和分析振动响应信号,实现对微构件动态特性的测试.由于MEMS微构件的尺寸小、谐振频率较高,限制了传统的激励技术和方法在其动态特性测试中的应用.目前应用在MEMS微构件动态特性测试中的激励技术和方法,根据实现激励的方式不同,归纳为三类:利用外部场能的激励方法、内部集成激励元件的方法和基于底座激励的方法.具体介绍了声波激励、超声激励、静电激励、磁激励、电热激励、光热激励和压电激励等具体激励方式的原理及其特点,并对各种激励方法的特点进行了比较和分析.     

激振底座与叠层芯片悬臂的互相作用

本文使用使用动态频率扫描对叠层芯片进行激振,双探头激光多普勒测振仪同时测量底座激振下的悬臂叠层芯片的底座和悬臂端速度,对比分析悬臂和底座的响应速度频谱,获得两悬臂与底座的相位差,分析悬臂在共振时对底座的影响,以及两悬臂的相互作用关系,能准确地得到芯片悬臂端的共振频率。     

激振底座与叠层芯片悬臂相互作用研究

利用动态频率扫描对叠层芯片进行激振,用双探头激光多普勒测振仪同时测量底座激振下悬臂叠层芯片底座及悬臂端速度,对比分析二者响应速度频谱获得两悬臂与底座相位差;分析悬臂共振时对底座影响及两悬臂相互作用关系,准确获得芯片悬臂端共振频率。该实验方案合理可行,对微结构动力学分析及精确数值仿真具有一定指导意义。     

含金属芯压电纤维的纵向振动研究

建立了悬臂杆结构含金属性芯电纤维的纵向振动模型和动态测试模型。基于第一类压电方程,推导了外加简谐激励电压时,悬臂杆结构含金属芯压电纤维的等效纵向外力;基于纵向振动理论,推导出纵向振动模型;并由电位移,得到表面电荷、电流、导纳,建立了动态测试模型,通过测量共振频率fr、反共振频fa率和低频电容,计算出压电纤维的几个主要参数：弹性柔顺系数 、机电耦合系数 、介电常数 和压电常数 。详细叙述了纵向振动模型和动态测试模型的建立过程,并给出了具体的测试方法,提供了一个实际试样的测试结果。测试结果表明,根据纵向振动模型所建立的动态测试方法可以快速、准确地测量含金属芯压电纤维的主要参数。     

高温环境下MEMS微构件动态特性测试技术研究

基于放电激励方法建立了高温环境下MEMS微构件动态特性测试系统,该系统主要由激励装置、激光多普勒测振仪、微构件温度控制系统组成.激励装置利用尖端放电产生的激波激励微构件,通过进给机构调节电极间距以改变激励能量.激励底座是用高温胶粘接而构成的多层结构,包括微构件安装板、十字载台、陶瓷绝缘片和板电极.微构件胶粘在底座上,其振动响应信号由多普勒测振仪测量,计算机对测量数据频谱分析后得到谐振频率.编写了基于LabVIEW的微构件温度控制软件,控制测试时温度.利用该测试系统,测试了微构件在室温~500℃环境下的谐振频率,得到了谐振频率随温度变化规律.     

微悬臂梁动态特性表征用真空系统的仿真研究

本文研究了用于表征微悬臂梁动态特性的高真空系统,研究了用于夹持微悬臂器件的样品台和用于调节真空室内压力的精密可调漏气阀.该阀在不同压力区间下采取机械机构和压电陶瓷驱动器改变阀门开度,具有精度高、适用范围广等优点,利于实验研究和工程测试.模拟分析结果表明该阀能精确调节10-6Pa～103 Pa内压力.系统设置了减振支架和底座,用波纹管连接真空室和抽气系统,对系统振动信号的模拟计算表明所用减振支架和底座能够减小杂质振动信号对微悬臂梁动态特性测定的干扰.采用一般商用漏气阀控压,对微悬臂梁品质因数的测定实验结果表明了表征系统及精密阀的实用前景.     

新型旋转式压电惯性电机振子的冲击振动分析

新型旋转式压电惯性电机,是一种利用压电双晶片振子作为驱动元件,利用锯齿波作为激励电信号产生惯性冲击力的旋转电机。本文研究压电惯性电机振子在pzt元件激励下的冲击受迫响应。推导出了压电陶瓷片两端电压响应方程,以及压电振子梁的冲击受迫响应方程。分析了激励信号频率对振子梁端部响应的影响规律。同时,分析了不同激励信号占空比情况下振子梁端部响应变化规律,以及结构参数对电机驱动力矩的影响规律。分析了提高电机驱动力矩的有效途径。     

叠层片式陶瓷元件发展概述

综述近几年来文献报导的关于叠层片式陶瓷电子元件的研究现状。对叠层片式陶瓷电容器、叠层片式陶瓷压敏电阻、叠层片式陶瓷压电产品和叠层片式复合陶瓷电子元件分别作了阐述。指出叠层片式元件适应集成电路中电子元件小型化、高性能化及多功能化而出现的必然性,同时对该类元件在发展过程中出现的各种的问题进行分析,指出了其研究方向。     

压电陶瓷微位移器特性测试实验研究

运用光学干涉原理,结合微系统测试分析仪器,分别对压电陶瓷管和压电陶瓷位移器的非线性特性进行测试研究,主要对升压及降压时PZT位移进行测试和电源驱动器闭环状态下的性能测试。